宇宙探査

水星:太陽に最も近い惑星にある氷

太陽系で最も小さい惑星・水星は、わずか88日で太陽を一周します。半径の約85%まで広がる巨大な鉄の核とクレーターだらけの地表を持ち、昼夜の温度差は600℃を超えますが、極域の永久影には水の氷が残っています。

薄いマントルと地殻の下に巨大な鉄の核を持つ水星の断面図
薄いマントルと地殻の下に巨大な鉄の核を持つ水星の断面図
加工元: Jcpag2012 · CC BY-SA 4.0 · 画像の出典を見る ↗

基本情報

直径
約4,880km
距太阳
約5,790万km(0.39AU)
公转周期
約88日

水星の昼側では、太陽が地球から見る2〜3倍の大きさに見えます。長い夜には地表が約−180°Cまで冷えます。直径わずか4,880kmの、最小かつ最内側の惑星ですが、内部には予想外に大きな鉄の核があります。

水星、金星、地球、火星の大きさ比較。水星は地球型惑星で最小
水星、金星、地球、火星の大きさ比較。水星は地球型惑星で最小
画像クレジット: NASA/JHUAPL; NASA; NASA/Apollo 17; ESA/MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA · Public domain · 画像の出典を見る ↗

太陽に最も近い惑星

太陽からの平均距離は約5,790万km、0.39AUです。離心率の大きな軌道を回り、距離は約4,600万〜7,000万kmの間で変化します。一年はわずか地球の88日です。

2回公転する間に3回自転する、3対2の自転・公転共鳴にあります。日の出から次の日の出までは地球の176日かかるため、太陽日は一年より長くなります。

巨大な鉄の核

水星の異常に高い密度から、核が半径の約85%を占め、マントルと地殻が比較的薄いと考えられます。地球の核は半径の半分を少し超える程度です。

薄いマントルと地殻の下に巨大な鉄核がある水星内部の断面図
薄いマントルと地殻の下に巨大な鉄核がある水星内部の断面図
加工元: Jcpag2012 · CC BY-SA 4.0 · 画像の出典を見る ↗

一つの説では、巨大衝突が初期の厚い岩石マントルを剥ぎ取りました。別の説では、若い太陽に近い高温環境で軽い物質が失われたと考えます。MESSENGERは液体外核の証拠と、地球の約1%という弱い磁場を確認しました。小さな惑星としては意外な特徴です。

クレーター、極端な温度、極域の氷

灰褐色でクレーターに覆われた表面は月に似て、40億年以上の衝突史を残します。幅約1,550kmのCaloris盆地は、太陽系最大級の衝突地形です。長く弧を描く崖は、惑星全体がゆっくり収縮したことを示します。

Caloris内のMunch、Sander、Poeクレーターとオレンジ色の火山平原を示すMESSENGER強調色画像
Caloris内のMunch、Sander、Poeクレーターとオレンジ色の火山平原を示すMESSENGER強調色画像
画像クレジット: NASA/Johns Hopkins University APL/Carnegie Institution of Washington · Public domain · 画像の出典を見る ↗

熱を運ぶ大気がほとんどないため、昼は430°C、夜は約−180°Cとなり、温度差は600°C以上です。それでもMESSENGERは、太陽光が永久に届かない極域クレーターで水氷を確認しました。

太陽に最も近い惑星が最も暑い?

いいえ。最も暑い惑星は金星です。水星は夜になると急速に熱を失いますが、金星の厚い二酸化炭素大気は強い温室効果で熱を閉じ込めます。惑星温度は太陽からの距離だけでなく、大気が熱を吸収し、保持し、運ぶ仕組みにも左右されます。

なぜ到達が難しい?

太陽の重力で接近する探査機は加速するため、周回軌道へ入るには大きく減速しなければならず、何度も重力アシストを使います。人類が水星専用に送ったミッションは三つだけです。

1973年打ち上げのMariner 10は1974〜1975年に3回フライバイし、表面の約45%を撮影しました。2004年打ち上げのMESSENGERは2011年3月に初の水星周回探査機となり、全球を地図化して極域の氷を確認した後、2015年4月30日に計画どおり地表へ衝突しました。

水星を周回するMESSENGERの想像図
水星を周回するMESSENGERの想像図
画像クレジット: NASA/Johns Hopkins University APL · Public domain · 画像の出典を見る ↗

欧州と日本のBepiColomboは2018年10月に打ち上げられ、地球、金星、水星で重力アシストを繰り返しました。2026年9月時点では到着段階にあり、11月の軌道投入後、二機のオービターで水星を調べる計画です。

参考資料